本文關(guān)鍵詞：超低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由和時(shí)間同步協(xié)議研究

  更多相關(guān)文章： 剩余能量 前向角度 路由算法 時(shí)鐘漂移 超低占空比 周期休眠

【摘要】：路由技術(shù)和時(shí)間同步技術(shù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。路由技術(shù)的優(yōu)劣關(guān)系著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗均衡的程度；而時(shí)間同步技術(shù)的優(yōu)劣是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)工作的基礎(chǔ)。因此,本文圍繞著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)和時(shí)間同步技術(shù)展開研究。首先,介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)和時(shí)間同步技術(shù)的相關(guān)概念以及研究現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)了路由技術(shù)中Sink節(jié)點(diǎn)周圍關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)因能耗過重而過早死亡的現(xiàn)象；以及時(shí)間同步技術(shù)中超低占空比休眠機(jī)制下的時(shí)鐘漂移問題。其次,本文針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由技術(shù)和時(shí)間同步技術(shù)分別提出了一種基于剩余能量動(dòng)態(tài)調(diào)整前向角度的蟻群路由算法(Ant Colony Routing Algorithm on the Dynamic Adjustment of Forward Angle based on Residual Energy, DAFARE),和一種基于類根節(jié)點(diǎn)協(xié)同的時(shí)間同步協(xié)議(Time-synchronization Protocol with Collaboration from Root-node Class, TPCRC)。DAFARE算法根據(jù)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前前向角度內(nèi)下一跳節(jié)點(diǎn)剩余能量和距離的情況,采取動(dòng)態(tài)調(diào)整節(jié)點(diǎn)前向角度大小的方式來解決Sink節(jié)點(diǎn)周圍關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)因能耗過重而過早死亡的現(xiàn)象,較好地平衡了網(wǎng)絡(luò)能耗,庇護(hù)了Sink節(jié)點(diǎn)周圍的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。通過MATLAB仿真表明：與FMEPNF算法相比,DAFARE算法能將網(wǎng)絡(luò)有效壽命提高約50%；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：DAFARE算法能有效均衡網(wǎng)絡(luò)能耗,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命,較好地維持感知信息傳輸成功率,較好地維持無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋率。TPCRC協(xié)議提出利用類根節(jié)點(diǎn)協(xié)同時(shí)間同步的方式解決超低占空比無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步中的時(shí)鐘漂移問題。傳感器節(jié)點(diǎn)首先完成與同步子層類根節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步,而后完成相對(duì)于根節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。如此,最終解決時(shí)鐘漂移問題,實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所有傳感器節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。通過MATLAB仿真結(jié)果表明：TPCRC協(xié)議能較好解決超低占空比無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步中的時(shí)鐘漂移問題,快速實(shí)現(xiàn)將盡100%的時(shí)間同步率,面對(duì)高達(dá)20%的丟包率也能展現(xiàn)出強(qiáng)健的適應(yīng)能力。
【關(guān)鍵詞】：剩余能量 前向角度 路由算法 時(shí)鐘漂移 超低占空比 周期休眠
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN915.04
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究的目的及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述19-31
• 2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)19-21
• 2.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)19-20
• 2.1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)21-23
• 2.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)21-22
• 2.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)22-23
• 2.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用23-25
• 2.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)25-27
• 2.5 超低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-31
• 第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)蟻群路由研究31-37
• 3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議概述31-32
• 3.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議特點(diǎn)31-32
• 3.1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)目標(biāo)32
• 3.2 蟻群路由算法32-34
• 3.2.1 蟻群算法32-33
• 3.2.2 蟻群路由算法33-34
• 3.3 蟻群路由算法的優(yōu)化34-35
• 3.4 本章小節(jié)35-37
• 第四章 基于剩余能量動(dòng)態(tài)調(diào)整前向角度的路由算法37-47
• 4.1 能量消耗模型37-38
• 4.2 算法思想38
• 4.3 前向角度和偏移角度38-39
• 4.4 DAFARE蟻群路由算法39-42
• 4.4.1 前向角度動(dòng)態(tài)調(diào)整39-40
• 4.4.2 概率轉(zhuǎn)移函數(shù)40-41
• 4.4.3 局部信息素更新41
• 4.4.4 全局信息素更新41-42
• 4.5 DAFARE算法性能仿真42-46
• 4.5.1 仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)42
• 4.5.2 網(wǎng)絡(luò)剩余能量方差42-43
• 4.5.3 信息傳輸成功率43-44
• 4.5.4 網(wǎng)絡(luò)覆蓋率44-46
• 4.6 DAFARE算法性能分析46
• 4.7 本章小結(jié)46-47
• 第五章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議研究47-53
• 5.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議概述47-49
• 5.1.1 時(shí)鐘模型47-48
• 5.1.2 時(shí)鐘偏差和時(shí)鐘漂移48
• 5.1.3 時(shí)間同步目標(biāo)48-49
• 5.2 時(shí)間同步算法49-50
• 5.3 休眠機(jī)制的時(shí)間同步協(xié)議50-51
• 5.4 超低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步51-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 第六章 超低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議53-69
• 6.1 超低占空比時(shí)間同步協(xié)議53-54
• 6.2 類根節(jié)點(diǎn)協(xié)同時(shí)間同步協(xié)議54-59
• 6.2.1 偏移量和漂移率的計(jì)算54-57
• 6.2.2 時(shí)間同步包的傳遞57-59
• 6.3 同步子層的劃分59-62
• 6.3.1 網(wǎng)絡(luò)的基本條件59-61
• 6.3.2 線性規(guī)律61-62
• 6.4 丟包率下同步子層的劃分62-63
• 6.5 TPCRC時(shí)間同步協(xié)議性能分析63-66
• 6.5.1 仿真環(huán)境63-64
• 6.5.2 時(shí)間同步率64-65
• 6.5.3 性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果65-66
• 6.5.4 性能分析66
• 6.6 本章小節(jié)66-69
• 第七章 總結(jié)與展望69-73
• 7.1 論文工作總結(jié)69-70
• 7.2 研究工作展望70-73
• 致謝73-75
• 參考文獻(xiàn)75-83
• 附錄83-85
• A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文83
• B 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的專利83
• C 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的軟件著作權(quán)83-85
• D 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目85

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本文編號(hào)：794120